Современные космологическая и космогоническая концепции. Теория Большого взрыва

Формирование естественно-научных представлений о структуре и истории Вселенной (космология) во многом обязано успехам астрономии. Масштабы физической Вселенной грандиозны. Например, наша галактика «Млечный путь» содержит приблизительно 100 миллиардов звезд, среди которых наше Солнце является вполне заурядной звездой. Галактика имеет диаметр порядка 90000 световых лет. Галактики отделены друг от друга гигантскими межгалактическими пространствами. Так ближайшая к нам галактика «Туманность Андромеды», которая примерно в два раза больше нашей, удалена от нас на 2 миллиона световых лет. Существуют и скопления галактик, содержащие от десятков до тысяч членов. В структуре физической Вселенной различают также и сверхскопления галактик, которые представляют собой уплощенные образования размером до 150 миллионов световых лет.

Вся наблюдаемая часть физической Вселенной называется метагалактикой. Она имеет радиус порядка 10 млрд световых лет. Согласно закону Хаббла, галактики, находящиеся на расстоянии около 20 млрд световых лет от нас, должны удаляться со скоростями, равными скорости света. Сфера, очерченная вокруг нас и имеющая радиус около 20 млрд световых лет, называется горизонтом Вселенной. За пределами этой сферы никакой информационно связанной с нами реальности не существует (галактики не могут двигаться со скоростями, превышающими скорость света).

Простой расчет показывает, что около 20 млрд лет назад все галактики находились в одной точке (сингулярности), из которой началось расширение Вселенной, получившее название Большого взрыва. Что представляла собой данная сингулярность, мы можем только догадываться. По некоторым соображениям сингулярность - это абсолютное ничто, полная пустота, для которой не определены даже понятия пространства и времени. Причины Большого взрыва также неизвестны.

В первые мгновения жизни Вселенной в ней стали зарождаться элементарные частицы. По мере выравнивания электрической неоднородности Вселенной рождаемость частиц замедлилась, а затем прекратилась. Затем произошла аннигиляция (взаимное уничтожение с выделением энергии, накопленной в массе покоя частицы в форме фотона) частиц и соответствующих античастиц, после чего на каждые 100 миллионов пар частиц выжила только одна. Из этих частиц впоследствии формировалось вещество Вселенной сначала в форме водородно-гелиевых облаков, которое под действием сил гравитации распадалось на фрагменты, давшие начало галактикам.

Протогалактическое облако в процессе гравитационного сжатия также распадалось на фрагменты, давшие начало звездам первого поколения. Сжатие протозвездного облака приводило к разогреванию вещества вплоть до начала реакций термоядерного синтеза. Звезда стабилизируется, когда силы гравитационного сжатия уравновешиваются силами внутреннего давления. В процессе термоядерных реакций из водорода и гелия синтезируются тяжелые элементы, которые опускаются к центру звезды. Когда термоядерное топливо «выгорает», звезда теряет стабильность и «схлапывается» (коллапсирует) до состояния «белого карлика», нейтронной звезды или черной дыры, за пределы которой из-за сильной гравитации не может выходить даже свет. Внешние газовые оболочки звезды, обогащенные тяжелыми элементами, испытывают отдачу и сбрасываются в космическое пространство, формируя газово-пылевые облака. Это явление называется взрывом сверхновой. Из газово-пылевых облаков впоследствии формируются звезды второго поколения типа нашего Солнца с планетными системами. Так вкратце выглядит одна из версий современной космогонической модели.

Кризис классической естественно-научной картины мира

Парадоксы концепции бесконечной делимости. Задача об излучении абсолютно черного тела

Ньютоновская концепция естествознания основывается на идее бесконечной делимости пространства и времени. Однако еще во времена античных философов были сформулированы задачи, не имеющие решения, если принять, что мир можно делить до бесконечности. Так одна из апорий Зенона говорит, что с точки зрения логики Ахиллес (самый быстрый бегун) никогда не догонит черепаху, так как для этого он должен сначала преодолеть половину расстояния до нее, но еще раньше - половину половины, еще раньше - половину четверти и т.п. В результате он должен преодолеть бесконечно большое количество малых расстояний. Логика говорит, что он даже не должен сдвинуться с места. Но опыт противоречит логике. Отсюда вывод: расстояние нельзя делить до бесконечности. То же самое можно сказать и про время.

Подобная задача была сформулирована в физике конца XIX века, что поставило в тупик все естествознание, и получила название «катастрофа Рэлея-Джинса». Суть парадокса в том, что, согласно теории, дырка, проделанная в закрытом сосуде (модель абсолютно черного тела), должна была излучать практически бесконечное количество энергии, чего, конечно же, на самом деле не происходит.

Дата добавления: 2014-01-07